Programa

Tudo se TransformaLinus Pauling

CONTEÚDOS DIGITAIS MULTIMÍDIA

Química1ª Série | Ensino Médio

A História da Química contada por suas descobertas

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Objetivo geral:

Identificar as contribuições de Linus Pauling.

Objetivos específicos:

Reconhecer a importância da mecânica quântica

para a Química;

Reconhecer o papel de Linus Pauling na linha do

tempo do conhecimento da Química;

Compreender a relevância dos atos que levaram

Linus Pauling a ganhar dois prêmios Nobel.

Pré-requisitos:

Não existem pré-requisitos.

Tempo previsto para a atividade:

Consideramos que uma aula (45 a 50 minutos cada)

será suficiente para o desenvolvimento das ativida-

des propostas.

Vídeo (Audiovisual)

Programa: Tudo se Transforma

Episódio: Linus Pauling

Duração: 10 minutos

Área de aprendizagem: Química

Conteúdo: A história da química contada por suas descobertas

Conceitos envolvidos: química quântica, ligações químicas, estruturas

atômicas simétricas, armas atômicas e vitamina C.

Público-alvo: 1ª série do Ensino Médio

Coordenação Didático-Pedagógica

Stella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa

Redação

Gabriel Neves

Stella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa

Revisão

Camila Welikson

Projeto Gráfico

Eduardo Dantas

Diagramação

Romulo Freitas

Revisão Técnica

Nádia Suzana Henriques Schneider

Produção

Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro

Realização

Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação

Ministério da Ciência e Tecnologia

Ministério da Educação

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gIntroduçãoEste guia acompanha o episódio Linus Pauling, parte do pro-

grama Tudo se Transforma que apresenta a Química sob uma

perspectiva histórica, destacando a sua evolução ao longo da

história da humanidade.

Não limite o uso dessa mídia apenas a uma rápida exibição. É

importante lembrar que o vídeo é um recurso didático e que,

portanto, precisa da mediação do professor para ser explora-

do em toda a sua potencialidade pedagógica. Problematize o

vídeo antes de reproduzi-lo. Junto com o recurso audiovisual,

este guia foi especialmente elaborado para ser mais um ele-

mento enriquecedor na realização de aulas que despertem o

interesse dos alunos para matéria de Química. Nele, apresen-

tamos indicações e sugestões que poderão contribuir para a

exploração do vídeo.

Verifique com antecedência a disponibilidade dos recursos

necessários – um computador ou um equipamento específico

de DVD conectado a uma TV ou projetor multimídia – para a

apresentação do vídeo no dia previsto.

Porém, não esqueça que imprevistos podem acontecer. Caso

ocorra algum problema com os aparelhos de mídia na hora

da apresentação, é interessante que você desenvolva uma

atividade extra para substituir a exibição do vídeo, para que a

continuidade do programa não seja prejudicada.

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or 1. DesenvolvimentoSugerimos que antes de apresentar o episódio Linus Pauling, você abra espaço para que seus alunos discutam o que sabem a

respeito do Premio Nobel.

Pergunte-lhes se já ouviram falar de Linus Pauling. Possivelmente alguns deles relacionarão Pauling com a vitamina C. Não

há necessidade de interferir durante as colocações, deixe que os esclarecimentos ocorram ao longo do vídeo e, se necessário,

complemente-os após a exibição.

Prêmio Nobel: em busca de um mundo melhor

O maior de todos os prêmios que alguém pode receber.

Alfred Nobel, um químico sueco, deixou em seu testamento toda a sua fortuna para que fosse usada na criação de uma institui-

ção que premiasse, anualmente, pessoas que se distinguissem mundialmente dentro das áreas de Química, Matemática, Lite-

ratura, Física, Medicina e Paz. Nobel fora o inventor da dinamite, um explosivo cuja criação visava apenas o uso em mineração,

mas os militares aproveitaram-se da descoberta para fins bélicos. Quando seu irmão, Ludvig Nobel, morreu, um jornal francês

cometeu um erro e pensou que o próprio Alfred Nobel havia falecido, e lançou uma matéria na qual chamava o químico sueco

de “mercador da morte” devido aos usos violentos da dinamite. Desgostoso por ver que deixaria um legado vil decidiu, então,

financiar aquilo que seria o maior prêmio para os que promovessem a paz e progresso através de descobertas científicas.

A Vida de Pauling

A vida de Linus Pauling confunde-se com a própria história do século XX.

Linus Pauling nasceu quase junto com século XX, em 28 de fevereiro de 1901. Um jovem apaixonado por leituras, Pauling aos

13 anos teve seu primeiro contato com a Química ao observar os experimentos de um amigo com seu kit de laboratório quími-

co. Isto lhe marcou de tal forma que ele decidiu que queria ser engenheiro químico e, no ensino médio, teve a oportunidade de

realizar e observar mais experimentos químicos, sempre aprimorando seu conhecimento. Próximo da conclusão do ensino mé-

dio, Pauling não conseguiu cumprir dois créditos da disciplina “História dos Estados Unidos” e assim lhe foi barrada a entrega

de seu diploma que, curiosamente, só viria a ser entregue 45 anos depois – após ele ter recebido dois prêmios Nobel.

professor!

Introduza o tema e após

a apresentação do vídeo

retome o debate de for-

ma mais enriquecedora.

dica!

Conheça um pouco mais

sobre o tema lendo

História e laureados

com o Prêmio Nobel de

Química, compilado por

MAZALI, Ítalo Odone

e disponibilizado pelo

LQES - Laboratório de

Química do Estado Só-

lido – IQ-UNICAMP em

http://lqes.iqm.unicamp.

br/images/lqes_cultural_

cultura_quimica3-1_pre-

mionobel.pdf

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gDecidido a ingressar na universidade, Pauling trabalhou em uma diversidade de profissões temporárias para levantar fundos

que financiariam seus estudos. No começo de sua vida na universidade, Pauling havia se matriculado em diversas áreas do

conhecimento, passando pela Química, Matemática, mineração e uso de explosivos e até mesmo ginástica.

“O que mantém o mundo unido?” foi uma pergunta que cativou Pauling. Seu interesse no estudo das ligações químicas e as in-

fluências que estas teriam na definição das propriedades físicas e químicas das substâncias fizeram Pauling focar seus esforços

apenas na Química, Matemática e Física, de forma a esgotar todos os cursos oferecidos pela universidade nestas áreas.

Esta versatilidade na combinação de disciplinas para compreender a Química fez com que Pauling concordasse com cientis-

tas que usavam a Física para explicar alguns elementos da Química, e assim, se tornasse um dos fundadores da química quânti-

ca. As qualidades de Pauling foram reconhecidas por seus professores e assim tornou-se professor na universidade ainda muito

jovem, na disciplina de análise quantitativa, e passou a manter seus estudos sem recorrer a uma infinidade de trabalhos. Foi em

suas aulas que conheceu sua futura esposa, Ava Hellen Miller.

Mecânica Quântica

Pauling logo se interessou em pesquisar de que forma as propriedades físicas e químicas das substâncias dependem dos átomos que as compõem.

Ao se formar em 1922 como engenheiro químico, Pauling seguiu para realizar estudos no Instituto Tecnológico da Califórnia,

onde realizou experimentos com a estrutura molecular dos cristais usando raios-X. Os raios-X eram desviados para uma chapa

fotográfica pelo átomos, revelando diversos aspectos da ligação química dos cristais. Pauling estudou as estruturas atômicas

simétricas presentes em uma diversidade de sólidos e líquidos cristalinos.

Em 1926, Pauling recebeu uma bolsa da fundação Guggenheim, cujo objetivo era dar espaço para que pesquisadores já em

carreira agissem com liberdade e criatividade para a produção de conhecimento. Com estes recursos ele passou a conhe-

cer especialistas importantes para a mecânica quântica como Arnold Sommerfeld, Niels Bohr e Erwin Schrödinger. Isso foi

decisivo para que Linus Pauling pensasse nos usos da mecânica quântica dentro da Química, especificamente na estrutura

eletrônica dos átomos.

Mas o que é mecânica quântica?

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A mecânica quântica é a parte da Física que estuda sistemas onde os conceitos usuais da mecânica clássica não são válidos.

A mecânica quântica chamou a atenção de Linus Pauling por um motivo bem simples: é a área da Física que estuda os fenô-

menos físicos perto ou abaixo da escala atômica. Neste nível, as leis da Física clássica não se aplicam! Em outras palavras, é a

mecânica quântica que permite a previsão e teorização de comportamentos dos átomos, elétrons, prótons, moléculas e outras

partículas subatômicas, justamente os elementos que integram o tema das ligações químicas. Isto ficou evidente quando dois

cientistas, Walter Heitler e Fritz London, demonstraram a ligação covalente do H2 através da mecânica quântica. Naquela épo-

ca ainda era difícil utilizar a mecânica quântica dentro das ligações químicas, mas isso iria mudar em breve...

A Natureza das Ligações Químicas

Pauling demonstra que a ligação é tão ou mais importante do que a substância.

Durante a década de 1930, Pauling escreveu em torno de 50 artigos sobre as ligações químicas contando com os conheci-

mentos da mecânica quântica. Um dos principais resultados deste esforço foi uma de suas obras mais influentes, lançado em

1947, a A Natureza das Ligações Químicas, que se mantém até hoje como uma das principais fontes de consulta sobre ligações

químicas. Este livro também tornou este conhecimento mais claro e acessível, fazendo o ensino da Química uma realidade em

salas de aula.

O esforço de Pauling para interpretar as ligações químicas com a mecânica quântica permitiu a teorização e previsão de rea-

ções químicas, superando o modelo empirista, aquele que depende de constante observação, até então vigente.

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gA Química e a Sala de Aula

A melhor forma é trazer a Química para o dia-a-dia do aluno.

Linus Pauling certamente era apaixonado pela Química e pelas experiências e descobertas que vinham dela. Como pode a

Química ter cativado tanto Linus Pauling a ponto de fazê-lo dedicar sua vida a este estudo e, eventualmente, ser reconhecido e

ganhar um Nobel por este esforço?

Você pode tirar alguns minutos para lembrar aos alunos que quando falamos de Química em sala estamos falando sobre as coi-

sas que fazem nosso mundo existir como conhecemos! Das pequenas peças que compõem todos os objetos, cheiros e qualquer

outra substância que existe. Você pode citar alguns exemplos de personagens que fazem uso desse conhecimento para superar

dificuldades e obstáculos. Entre eles, talvez, o personagem mais famoso seja o da série MacGyver, embora alguns alunos pos-

sam não ter visto a série. Aponte que apesar de filmes aumentarem os feitos do personagem em prol do divertimento, a ideia é

mostrar que a Química está ligada ao funcionamento do mundo e pode ser divertida e inspiradora.

A Química e a Vida

Pauling já havia mostrado interesse em estudar as moléculas complexas de organismos vivos.

Pauling também aplicou seus estudos de Química na compreensão dos seres vivos. Ele pensou que se tantas substâncias eram

mantidas unidas por ligações químicas, as células do corpo humano também poderiam ser assim. Seus métodos para a análise

de moléculas de cristais serviram para a análise de moléculas de proteína em fios de cabelo humano, ou seja, usou raios-x para

obter imagens destas ligações. Mas a análise destas estruturas era consideravelmente mais difícil de compreender.

Pauling não conseguia compreender a ligação das moléculas da hemoglobina, células sanguíneas que transportam Oxigênio,

e assim ele iniciou sua pesquisa sobre o tema, a qual durou 11 anos e gerou descobertas significativas. Pauling postulou que as

ligações de proteínas assumiam uma forma de ligação similar a de uma escada em espiral, que viria a ser chamada alfa-hélice.

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As descobertas de Pauling sobre as proteínas permitiram que a medicina começasse a combater doenças que tinham sua

origem em deficiências moleculares, tal como a anemia falciforme. Grande parte da sociedade médica seguiu Pauling até certo

ponto, começando a suspeitar do químico quando ele apresentou suas ideias que viriam a originar a medicina ortomolecular,

cujo tratamento consiste na ingestão de vitaminas, sais e aminoácidos para a prevenção e tratamentos de doenças.

Pauling iniciou sua famosa campanha pró-vitamina C, defendendo que o ácido ascórbico é uma substância gerada natural-

mente por todos os mamíferos (inclusive os homens), exceto os primatas. O cientista defendeu a ideia de que esta substância

seria essencial para a prevenção e tratamento de muitas doenças. Assim, passou a indicar doses muito altas de vitamina C,

contrariando a maioria da comunidade médica da época.

Decisões Simples em uma Época Complicada

Para ele era dever dos cientistas se envolverem em questões políticas e sociais.

Linus Pauling alcançou renome e fama no mundo inteiro por causa de suas contribuições à Química. Porém, o cientista tam-

bém é conhecido por sua participação na luta pela paz mundial. Mais especificamente, Pauling foi um dos cientistas que protes-

tou contra as armas atômicas e seus testes na superfície. Como muitos cientistas, Linus Pauling contribuiu para a invenção

de novas armas de guerra para os aliados nos combates da Segunda Guerra, mas recusou o convite para participar do projeto

Manhattan, aquele que viria a ser conhecido por ter construído a bomba atômica lançada em Hiroshima e Nagazaki.

Por mais que soe simples a ideia de querer evitar a proliferação de armas capazes de danificar o nosso mundo, Pauling acabou

indo contra a política armamentista da Guerra Fria. Alguns membros da política Estado Unidense chegaram a acusar Linus

Pauling de ser comunista, mas mesmo os cientistas soviéticos, por um tempo, recusaram as teorias de ligação química propos-

tas por Pauling. A comunidade científica admirava os feitos acadêmicos de Pauling, mas não via com bons olhos sua presença

em passeatas. Isso tudo influenciou negativamente os trabalhos de Pauling, chegando a tirar-lhe grandes chances de concluir

seus estudos sobre a alfa-hélice, o que o impediria de conceber o conceito de DNA.

Pelo esforço e coragem para lutar contra uma prática que poderia causar muitos danos ao nosso planeta, Pauling foi honrado

com seu segundo prêmio Nobel, desta vez, o da Paz.

mais detalhes!

FERREIRA, Ricardo.

Linus Pauling: por que

Vitamina C?. Quím. Nova.

2004, vol.27, n.2, p.

356-357. Disponível em

http://www.scielo.br/

pdf/qn/v27n2/19288.pdf.

mais detalhes!

THIEMANN, Otavio

Henrique. A descoberta

da estrutura do DNA.

Química Nova na Escola,

n. 17, maio de 2003, p.13-

19. Disponível em http://

qnesc.sbq.org.br/online/

qnesc17/17-a04.pdf

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gAtividadesProponha que os estudantes pesquisem sobre outros nomes importantes no cenário científico da época de Pauling, citados no

episódio, relacionando acontecimentos históricos, políticos, bélicos e científicos.

Peça que os alunos, a partir da pesquisa anterior, façam uma linha do tempo, combinando imagens e informações sobre o tema.

Sugira que os estudantes façam histórias em quadrinhos contando histórias interessantes ocorridas com outros personagens

mundiais relacionados com o desenvolvimento da Química e Física.

Avaliação A avaliação consiste em um permanente processo de reflexão-ação não devendo ser confundida com um ato de aprovação-

classificação.

O desenvolvimento e o resultado das atividades propostas podem permitir descobrir se há necessidade, ou não, de revisar o

conteúdo abordado no vídeo. Além dessas, recomendamos que você proponha atividades complementares que permitam

verificar se os objetivos indicados foram alcançados.

A participação ativa nas aulas é uma atitude positiva e construtiva que deve ser levada em consideração, some pontos para os

alunos que além da assiduidade, participam da aula fazendo perguntas, apresentando reflexões e relatando experiências. E

deixe que eles saibam disto. Eles se sentirão reconhecidos, valorizados e incentivados!

Não entre em discussões maniqueístas pautadas apenas por duas possibilidades, certo/errado, bom/mau... Faça com que seus

alunos se coloquem no lugar dos protagonistas do conteúdo. Contextualize a época e suas motivações.

Sempre que um aluno trouxer um exemplo, algo que ele leu em algum lugar ou uma vivência, considere a contribuição e con-

textualize dentro da proposta de aula.

a)

b)

c)

3.

2.

dica!

O processo avaliativo

não deve ser seletivo

e discriminatório, mas

sim um balizador para a

atuação do professor.

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Interdisciplinaridade Proponha que os professores de História, Geografia e Física possam assistir ao episódio e contribuir para o debate em torno do

tema. Esses professores podem prover um panorama do período histórico de Linus Pauling, como a Segunda Guerra, Guerra

Fria e o período do medo de bombas atômicas. O professor de Física pode facilitar a ilustração da questão da mecânica quânti-

ca, inclusive falando sobre a proximidade entre a Química e a Física.

4.

VÍDEO - AUDIOVISUAL

EQUIPE PUC-RIO

Coordenação Geral do ProjetoPércio Augusto Mardini Farias

Departamento de Química Coordenação de Conteúdos José Guerchon

Revisão Técnica Nádia Suzana Henriques Schneider

Assistência Camila Welikson

Produção de Conteúdos Moisés André Nisenbaum CCEAD - Coordenação Central de Educação a Distância Coordenação GeralGilda Helena Bernardino de Campos

Coordenação de Audiovisual Sergio Botelho do Amaral

Assistência de Coordenação de Audiovisual Eduardo Quental Moraes

Coordenação de Avaliação e Acompanhamento Gianna Oliveira Bogossian Roque

Coordenação de Produção dos Guias do ProfessorStella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa

Assistência de Produção dos Guias do ProfessorTito Tortori

RedaçãoAlessandra Muylaert ArcherCamila WeliksonGabriel Neves

DesignIsabela La CroixRomulo Freitas

RevisãoAlessandra Muylaert ArcherCamila Welikson